Метхемоглобин е форма на металобелковината хемоглобин, кај кој железото во хем групата се наоѓа како Fe3+, наместо како Fe2+ кај нормалниот хемоглобин. Метхемоглобинот, за разлика од нормалниот хемоглобин не може да поврзе кислород. Нормално во организмот еден до два проценти од хемоглобинот отпаѓа на метхемоглобин. Зголемување на неговото количество може да настане под дејство на различни хемикалии, при што настанува состојба позната како метхемоглобинемија.